ИСТИНА

Проект направлен на фундаментальные теоретические исследования энергоэффективных сверхпроводниковых схем на основе быстрой одноквантовой логики и разработку совместимой с ними быстрой джозефсоновской памяти. Использование сверхпроводниковой электроники для детектирования и обработки слабых электромагнитных сигналов, например, в системах оптической связи, квантово-оптических исследованиях, радиоастрономии, радиолокации является одним из передовых направлений развития современной техники. Устройства на основе сверхпроводниковой электроники успешно применяются на практике благодаря высокой эффективности детектирования сигнала, высокому временному разрешению и низкому уровню шумов данных устройств. В проекте планируется провести последовательное теоретическое исследование новых режимов работы сверхпроводниковых схем, предназначенных для считывания и обработки слабых сигналов с сенсоров «холодных» детекторов, с целью уменьшения их тепловыделения и улучшения временного разрешения. В проекте также предполагается создание самосогласованного алгоритма расчета стековой джозефсоновской структуры с многокомпонентной прослойкой, включающей ферромагнитный слой. Исследование сосуществования сверхпроводимости и магнетизма в таких гетероструктурах будут важными этапами на пути создания компактной ячейки памяти, совместимой с цепями сверхпроводниковой быстрой одноквантовой логики. Авторский коллектив участников целиком состоит из молодых специалистов одной из ведущих научных групп России, активно работающих в самых различных областях сверхпроводниковой электроники, включая прием и обработку электромагнитных сигналов, и разработку новых базовых элементов электроники и спинтроники. Поскольку отсутствие быстрой, компактной, энергоэффективной памяти является основным фактором, сдерживающим развитие цифровой сверхпроводниковой электроники, а шумы в цепях быстрой одноквантовой логики являются главной причиной снижения тактовой частоты разрабатываемых устройств с увеличением степени интеграции, конкретные задачи, решаемые в предлагаемом проекте, послужат заделом для решения самых фундаментальных задач в области предполагаемых исследований.

1) создан алгоритм расчета характеристик стековой джозефсоновской структуры, включающей в качестве слабой связи многокомпонентную прослойку из слоев изолятора (I), ферромагнетика (F), сверхпроводника (s) в произвольной последовательности, задача по определению джозефсоновской фазы должна быть решена самосогласованно; 2) создана программа расчета характеристик джозефсоновской структуры c многокомпонентной слабой связью в соответствии с разработанным алгоритмом; 3) рассчитан критический ток структур c c многокомпонентной слабой связью при фиксированной толщине ферромагнитного слоя для различных толщин промежуточного сверхпроводящего слоя (s); 4) рассчитан критический ток структур c многокомпонентной прослойкой при фиксированной толщине промежуточного сверхпроводящего слоя (s) для различных толщин ферромагнитного слоя (слоев); 5) рассчитана зависимость критического тока структур c c многокомпонентной слабой связью от температуры 6) исследовано ток-фазовое соотношение в структурах c многокомпонентной слабой связью; 7) рассчитана динамика исследуемого магнитного джозефсоновского перехода, интегрированного в цепи сверхпроводниковой электроники; 8) рассчитан критический ток и ток-фазовые зависимости в джозефсоновских структурах с границей между ферромагнитным и нормальным слоями, ориентированной вдоль направления протекания сверхтока; 9) исследована динамика прототипа ячейки памяти на основе бистабильных джозефсоновских элементов. 10) рассчитана динамика процессов переключения джозефсоновских переходов с малым затуханием в дискретных джозефсоновских средах с малым затуханием в присутствии флуктуаций; 11) рассчитана зависимость роста джиттера с количеством джозефсоновских переходов в среде для различных режимов распространения одноквантового импульса по дискретной джозефсоновской среде; 12) рассмотрены варианты считывания состояния внешнего детектора или твердотельного кубита, а также рассчитана динамика взаимодействия считываемого объекта с дискретной джозефсоновской средой. 13. Выполнено моделирование динамики магнитных джозефсоновских переходов, интегрированных в цепи сверхпроводниковой электроники. 14. Рассчитан критический ток в джозефсоновских структурах с границей между ферромагнитным и нормальным слоями, ориентированной вдоль направления протекания сверхтока и продемонстрирована возможность создания 0-, 0-пи и фи-контактов на основе такой структуры. 15. Рассчитана амплитуды гармонических компонент в ток-фазовой зависимости в джозефсоновских структурах с границей между ферромагнитным и нормальным слоями, ориентированной вдоль направления протекания сверхтока. 16. Выполнено моделирование динамики прототипа ячейки памяти на основе бистабильных джозефсоновских элементов. 17. Определены границы параметров джозефсоновских сред для режимов регулярного распространения одноквантового импульса; режима, при котором вошедший в передающую линию импульс при своем движении способен порождать новые SFQ-импульсы; многоквантового режима. 18. Выполнено моделирование процесса считывания состояния наносенсора или твердотельного кубита, а также исследовано обратное влияние джозефсоновской передающей линии на считываемый объект в присутствии флуктуаций.